CN1877452A - 用于制造平板显示器件的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于制造平板显示器的方法和装置。通过采用软模而不采用光刻工序的构图工序构图薄膜层。在基板上顺序形成薄膜层和抗蚀剂。通过采用软模向抗蚀剂施加压力形成预定抗蚀剂图案。该抗蚀剂具有大于或等于2D的偶极距μ值,或者具有小于6(cal/cm3) 1/2或者大于11(cal/cm3) 1/2的溶解参数值。

Description

用于制造平板显示器件的装置和方法
本申请要求享有2005年6月7日在韩国递交的申请号为P2005-48613的申请的权益,在此引用其全部内容作为参考。
技术领域
本发明涉及一种平板显示器件,涉及一种适用于不采用光刻工序执行构图工序的制造平板显示器件的方法和装置。
背景技术
近来随着社会越来越向信息化方向发展,比作为可视信息通信媒体以前显示器的重要意义已经得到更进一步的增强。阴极射线管和布朗管显示为目前最通用的显示器件。但是CRT显示器比较重而且体积较大。
作为替代,已经研发了多种平板显示器。平板显示器的实例包括液晶显示器LCD、场发射显示器FED、等离子体显示器PDP、电致发光器件EL等。大多数显示器已经得到实际应用并且目前存在于市场上。
在这些显示器中,由于液晶显示器可以满足电子产品轻、薄、短、小的趋势因此受到欢迎。随着液晶显示器生产率的不断提高,在许多应用领域已经迅速替代阴极射线管。
具体地,通过应用薄膜晶体管(以下,称之为“TFT”)驱动液晶单元的有源矩阵型液晶显示器具有出色的图像质量和低功耗。由于大规模生产技术的建立和研发的结果使得大尺寸和高分辨率有源矩阵型液晶显示器得到迅速研发。
如图1所示,该有源矩阵型液晶显示器具有粘结在一起的滤色片基板22和TFT阵列基板23,在二者之间设置有液晶层15。如图1中液晶显示器示出个整有效屏幕的一部分。
滤色片基板22包括位于上玻璃基板12背面的滤色片13和公共电极14。在上玻璃基板12前面粘着偏振片11。滤色片13具有排列以发送预定波长范围光的红R、绿G和蓝B滤色片层,从而实现色彩显示。在相邻的滤色片13之间形成黑矩阵(未示出)。
TFT阵列基板23包括形成于下玻璃基板16前表面的彼此交叉的数据线19和栅线18以及形成于该交叉部分的TFT 20。在下玻璃基板16前表面数据线19和栅线18之间的单元区域形成像素电极21。该TFT响应于来自栅线18的扫描信号切换数据线19和像素电极21之间的数据传输路径,从而驱动该像素电极21。在TFT阵列基板23的背面粘结偏振片17。
液晶层15控制通过TFT阵列基板23入射的光的传输量。
粘结到滤色片基板22和TFT基板23上的偏振片11、17传输沿一个方向的偏振光,当液晶15为90°TN模式时其偏振方向彼此垂直交叉。在滤色片基板22和TFT阵列基板23的各液晶衬面上形成定向层。
有源矩阵型液晶显示器件的制造工序可以分为基板清洗工序、基板构图工序、定向膜形成/摩擦工序、基板粘结/液晶注入工序、安装工序、检查工序、修复工序等。基板清洗工序采用清洗溶液去除污染液晶显示器基板表面的杂质。基板构图工序分为滤色片基板构图工序和TFT阵列基板构图工序。定向层形成/摩擦工序在每个滤色片基板和TFT阵列基板涂布定向层并用摩擦布摩擦定向层等。基板粘结/液晶注入工序通过采用密封剂将滤色片基板和TFT阵列基板粘结在一起并通过液晶注入孔注入液晶和衬垫料并密封该注入孔。安装工序将安装有诸如栅驱动IC、数据驱动IC等集成电路的载带封装(以下,称之为“TCP”)连接到基板的焊盘部分。除了采用前述TCP的载带自动粘接法还可以通过诸如玻上芯片(以下称之为“COG”)的方法可以在基板上直接安装驱动IC。检测工序包括在在TFT阵列基板上形成像素电极和诸如数据线和栅线的信号线后进行的电学检测和肉眼检查。该修复工序对通过检测工序判断要进行修理的基板执行修复。判断不可能进行修复的基板设置为废品。
在包括液晶显示器的大多数平板显示器件的制造方法中,通过光刻工序构图基板上沉积的薄膜材料。该光刻工序为通常包括光刻胶涂布、掩模对准、曝光、显影和清洗的系列光工序(photo process)。但是,光刻工序会花费相对长的时间、浪费大量光刻胶材料以及剥离液并采用诸如曝光设备的昂贵设备。
发明内容
仅作为介绍,根据本发明用于制造平板显示器(诸如液晶显示器LCD、场发射显示器FED、等离子体显示器PDP、电致发光器件EL)的装置包括软模,用于通过向在基板上的薄膜层上形成的抗蚀剂施加压力以形成指定抗蚀剂图案。该抗蚀剂具有偶极距μ为2D或者具有溶解参数值小于6(cal/cm3)1/2或者大于11(cal/cm3)1/2中至少之一。
在该制造装置中,抗蚀剂包括EGDMA(二甲基丙烯酸乙二醇酯)、HPA(丙烯酸羟丙基酯)和/或DGDMA(二甲基丙烯酸二甘醇酯)。这样,EGDMA、HPA和/或DGDMA约占该抗蚀剂全部成分的20~70%,并且该抗蚀剂还包括附着力促进剂和/或硅烷偶联剂。此外,该软模包括溶解参数值约为7.3(cal/cm3)1/2的PDMS(聚二甲基硅氧烷)。
根据本发明的另一方面用于制造平板显示器的方法包括在基板上形成薄膜层;在基板上形成抗蚀剂,其中该抗蚀剂具有偶极距μ至少为2D,和/或具有溶解参数值小于6(cal/cm3)1/2或者大于11(cal/cm3)1/2;通过具有预定凹槽的软模向抗蚀剂施加压力形成抗蚀剂图案;并通过去除不与抗蚀剂图案重叠的薄膜层形成薄膜图案。
根据本发明的另一方面用于制造平板显示器的方法包括在基板上形成薄膜层;在基板上方对准软模;选择抗蚀剂使得满足下述两条件之一使得软模不会吸收大量抗蚀剂:抗蚀剂具有至少预定偶极距或者抗蚀剂的溶解参数值不同于软模的溶解参数值;在薄膜层沉积抗蚀剂;通过由具有预定凹槽的软模向抗蚀剂施加压力而不采用光刻工序形成抗蚀剂图案;并通过去除不与抗蚀剂图案重叠的薄膜层形成薄膜图案。
附图说明
通过参照附图对实施方式进行详细描述将使本发明变得更加显而易见,其中:
图1所示为有源矩阵型液晶显示器平面透视图;
图2所示为用于说明根据本发明实施方式的制造平板显示器的方法和装置的示图;
图3所示为当图2的软模与图2的基板接触时蚀刻抗蚀剂溶液运动情况示图;以及
图4所示为其上形成有没有吸收到软模中的蚀刻抗蚀剂的基板的示图。
具体实施方式
现在要详细说明本发明的最佳实施方式,所述实施方式的实施例示于附图中。
通过参照图2到图4,本发明的实施方式说明如下。
参照图2和3,根据本发明实施方式的平板显示器制造方法通过采用软模而不是现有技术的光刻胶构图工序来形成所需的薄膜图案。
采用该软模134的薄膜构图工序包括在形成薄膜132a的基板上涂布蚀刻抗蚀剂133a溶液的工序,采用软模134构图蚀刻抗蚀剂133的工序、构图薄膜132a的蚀刻工序、剥离残余的蚀刻抗蚀剂图案的剥离工序和检测工序。
在基板131上形成的薄膜132a通过公知的涂布工序或者沉积工序在基板131上由基本材料形成,该基板材料用作平板显示器阵列中的金属图案、有机物图案和无机物图案。
蚀刻抗蚀剂溶液133a包括作为液态的聚合物前体(polymer precursor)或者液态单体的树脂、催化剂、引发剂、和/或热流衍生物等。
通过诸如喷嘴喷射、旋转涂布等涂布工序在薄膜132a上涂布蚀刻抗蚀剂溶液133a。
软模134由具有诸如聚二甲基硅氧烷PDMS、聚亚安酯、交联酚醛清漆等高弹性橡胶材料构成,并且具有对应于即将在基板131上保留的图案的凹槽134a。这里,该具有凹槽134a和凸出表面134b的软模134进行表面处理以疏水或者亲水。以下,假设在本发明中软模134为疏水表面进行说明。
在蚀刻抗蚀剂溶液133a上对准该软模134,通过该软模仅与薄膜132a接触的压力,即仅其本身的重量施加给蚀刻抗蚀剂溶液133a。
例如,如图3所示,蚀刻抗蚀剂溶液133a通过由于软模134和玻璃基板131之间压力产生的表面张力以及软模134和蚀刻抗蚀剂溶液133a之间的斥力进入软模134的凹槽134a。因此,在该薄膜132a上以与软模134的凹槽134a图案相反的图案形成蚀刻抗蚀剂图案133b。即,转移该软模134的凹槽134a的反相图案以形成蚀刻抗蚀剂图案133b。随后,在软模134与基板131分离后,执行湿刻工序或者干刻工序。该蚀刻抗蚀剂图案133b用作掩膜,因此在基板131上只保留了位于该蚀刻抗蚀剂图案133b下部的薄膜132a并且去除其他的薄膜132a。随后,通过剥离工序去除蚀刻抗蚀剂图案134b,并通过对薄膜图案132b进行电学检测和光学检测判断该薄膜图案132b是否存在短路或者断路。
在软模从基板131上分离后,通过紫外光UV和臭氧O3对其进行清洗,然后再次应用于另一薄膜132a的构图工序。
如果采用软模134和蚀刻抗蚀剂溶液133a执行多次构图工序,该软模134中会吸收少量蚀刻抗蚀剂材料,即,液体聚合物前体材料。该吸收量随着工序数量的增加而增加。因此,该软模134表面最后会变形或者损伤。因此,在软模134施加压力并浇注该蚀刻抗蚀剂溶液133a后,该软模134的某些点和基板13l彼此粘结。当发生这种情况时,在最坏的情况下,必须对该软模134和基板131进行处理。
通过分析液体抗蚀剂材料和模材料之间的溶解参数关系可以确定软模134对蚀刻抗蚀剂溶液133a吸收情况。
[数学公式1]
χ=(δ蚀刻抗蚀剂溶液)2V/RT
χ:弗洛里哈金斯相互作用参数
δ:溶解参数
V:摩尔体积
R:气体常数
T:绝对温度
在数学公式1中,如果χ值很小,即,如果软模134的δ值与蚀刻抗蚀剂溶液133a的δ值相似,他们可以很好地混合,因此该蚀刻抗蚀剂溶液133a会被吸收到软模134中。
因此,随着χ值增加,被吸收到软模134中的蚀刻抗蚀剂溶液133a数量量减少,因此可能防止损伤软模134。
此外,即使软模134和蚀刻抗蚀剂溶液133a的溶解参数彼此相似,根据极性也可能不会影响软模134。例如,如果该软模134为强疏水,则随着蚀刻抗蚀剂溶液133a亲水极性逐渐增加对软模134的影响会越来越少。
因此,使用软模134不吸收的抗蚀剂材料来延长软模134的使用寿命。
首先,选择形成软模134和/或抗蚀剂材料使得软模134和抗蚀剂材料之间的溶解参数差较大。这样可以限制软模134对蚀刻抗蚀剂的吸收。
如果使用PDMS作为软模材料,硬化后PDMS的溶解参数值约为7.3(cal/cm3)1/2。不会被吸收到软模134中的抗蚀剂材料的溶解参数满足数学公式2。
[数学公式2]
6>δor δ>11
采用PDMS,表1中提供了溶解参数值满足数学公式2的抗蚀剂材料。
[表1]
  材料名   溶解参数(cal/cm3)1/2
  EGDMA(二甲基丙烯酸乙二醇酯)   4.48
  HPA(丙烯酸羟丙基酯)   11.26
  DGDMA(二甲基丙烯酸(二甘醇)酯)   11.02
可以使用其他蚀刻抗蚀剂材料。例如,可以使用将表1所示的一种或者多种材料混合入蚀刻抗蚀剂树脂材料中的蚀刻抗蚀剂材料。该树脂包括附着力促进剂或者硅烷偶联剂。
通过采用溶解系数满足数学公式2的蚀刻抗蚀剂材料,可以防止在构图薄膜时蚀刻抗蚀剂被软模吸收。因此,可以最小化对软模的损伤,从而延长该软模的使用寿命。
此外,通过采用由表1所示的材料混合的树脂可以形成涂敷层和构图衬垫料。这里,包括在蚀刻抗蚀剂中的表1所示的材料量约占总蚀刻抗蚀剂材料的20%~70%。总蚀刻抗蚀剂材料可以最多包括10%的促进剂或者硅烷偶联剂。
第二,如果该抗蚀剂的偶极矩μ的值高于2(D)即使该抗蚀剂的溶解系数值为6<δ<11,该抗蚀剂也不会吸收到软模中。单位(D)为德拜,1德拜=3.33×10-30(Cm)。
例如,丙酮和二氯甲烷为δ约为9.9的溶剂。通常,硬化后的PDMS对丙酮和二氯甲烷的吸收率为二氯甲烷22%和丙酮6%。原因在于二氯甲烷的偶极距为1.6D而丙酮的偶极距为2.88D。因此,即使对于具有同样溶解参数的材料来说,根据其偶极距μ不同软模的吸收率也不同。
这样,根据本发明的平板显示器制造装置采用包括不会被软模134吸收的材料以延长用于形成薄膜图案的软模134的使用寿命。因此,即使多次执行采用该软模的构图工序,也可以防止该蚀刻抗蚀剂被吸收到软模134中,从而延长了该软模的使用寿命。
以下,将对通过采用根据本发明的蚀刻抗蚀剂材料形成薄膜的工序进行说明。
参照图4,在基板131上形成薄膜层132a后,涂布包括表1所示的材料至少其中之一或者溶解系数值满足数学公式2的材料的蚀刻抗蚀剂溶液150。这里,该蚀刻抗蚀剂溶液150包括偶极矩μ值高于2(D)的材料。
在软模134对准蚀刻抗蚀剂溶液150后,向蚀刻抗蚀剂溶液150施加压力以成模蚀刻抗蚀剂溶液150,从而形成蚀刻抗蚀剂图案。以下,重复图2和图3的同样工序。
这样,在采用软模134的构图工序中使用不会被软模134吸收的蚀刻抗蚀剂材料,从而提高该软模134的使用寿命。
根据本发明的平板显示器的制造方法和装置可以应用于诸如液晶显示器LCD、场发射显示器FED、等离子体显示器PDP、电致发光器件EL等多种平板显示器的电极层、有机物层、无机物层等的构图工序。
如上所述,根据本发明的平板显示器的方法通过采用软模和蚀刻抗蚀剂而不是通过光刻工序形成薄膜图案,因此简化了其制造工序。
而且,在本发明的用于制造平板显示器的方法和装置中,该蚀刻抗蚀剂具有满足指定值(数学公式2或者μ>2)的溶解参数值和/或偶极距μ。该蚀刻抗蚀剂不被软模吸收,从而减少软模损伤。因此,提高了软模的使用寿命。
尽管已经通过附图所述的实施方式对本发明进行了说明,但是应该理解,对于熟悉本领域的普通技术人员来说,本发明不限于这些实施方式,在不脱离本发明精神的情况下可以对本发明进行各种变型和改进。因而,只有通过所附权利要求以及等效物才能限定本发明的范围。

Claims (20)

1、一种用于制造平板显示器的装置,包括
软模,用于通过向在基板上的薄膜层上形成的抗蚀剂施加压力以形成指定的抗蚀剂图案;
其中抗蚀剂具有偶极距μ为2D或者溶解参数值小于6(cal/cm3)1/2或者大于11(cal/cm3)1/2中至少之一。
2、根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述抗蚀剂包括二甲基丙烯酸乙二醇酯、丙烯酸羟丙基酯或二甲基丙烯酸二甘醇酯至少其中之一。
3、根据权利要求2所述的装置,其特征在于,所述二甲基丙烯酸乙二醇酯、丙烯酸羟丙基酯或二甲基丙烯酸二甘醇酯占所述抗蚀剂总成分的约20%~70%。
4、根据权利要求2所述的装置,其特征在于,所述抗蚀剂包括附着力促进剂或者硅烷偶联剂至少其中之一。
5、根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述软模包括聚二甲基硅氧烷,并且所述聚二甲基硅氧烷具有7.3(cal/cm3)1/2的溶解参数值。
6、根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述平板显示器包括液晶显示器、场发射显示器、等离子体显示器、电致发光器件其中之一。
7、一种用于制造平板显示器的方法,包括:
在基板上形成薄膜层;
在基板上形成抗蚀剂,所述抗蚀剂具有至少偶极距μ为2D或者溶解参数值小于6(cal/cm3)1/2或者大于11(cal/cm3)1/2中至少之一;
通过由具有预定凹槽的软模向所述抗蚀剂施加压力形成抗蚀剂图案;以及
通过去除不与抗蚀剂图案重叠的薄膜层形成薄膜图案。
8、根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述抗蚀剂包括二甲基丙烯酸乙二醇酯、丙烯酸羟丙基酯或二甲基丙烯酸二甘醇酯中至少之一。
9、根据权利要求8所述的方法,其特征在于,所述二甲基丙烯酸乙二醇酯、丙烯酸羟丙基酯或二甲基丙烯酸二甘醇酯占所述抗蚀剂总成分的约20%~70%。
10、根据权利要求8所述的方法,其特征在于,所述抗蚀剂包括附着力促进剂或者硅烷偶联剂至少其中之一。
11、根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述软模包括聚二甲基硅氧烷,并且所述聚二甲基硅氧烷具有约7.3(cal/cm3)1/2的溶解参数值。
12、根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述薄膜图案不采用光刻工序形成。
13、根据权利要求7所述的方法,其特征在于,还包括在形成抗蚀剂图案前将所述软模处理为疏水的或者亲水的。
14、根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述压力约为所述的软模重量。
15、根据权利要求7所述的方法,其特征在于,在形成抗蚀剂图案后还包括从所述基板上分离所述软模的步骤,通过紫外光和臭氧清洗所述软模的步骤,并将清洗后的软模应用于另一薄膜的构图工序。
16、一种用于制造平板显示器的方法,包括:
在基板上形成薄膜层;
在基板上方对准软模;
选择抗蚀剂使其至少满足下述两条之一使得软模不会吸收大量抗蚀剂:
所述抗蚀剂具有至少预定偶极距;或者
所述抗蚀剂的溶解参数值明显不同于所述软模的溶解参数值;
在所述薄膜层上沉积抗蚀剂;
通过由具有预定凹槽的软模向所述抗蚀剂施加压力而不采用光刻工序形成抗蚀剂图案;以及
通过去除不与抗蚀剂图案重叠的薄膜层形成薄膜图案。
17、根据权利要求16所述的方法,其特征在于,所述抗蚀剂包括附着力促进剂或者硅烷偶联剂中至少之一。
18、根据权利要求16所述的方法,其特征在于,还包括在形成抗蚀剂前将所述软模处理为疏水的或者亲水的。
19、根据权利要求16所述的方法,其特征在于,所述压力约为所述的软模重量。
20、根据权利要求16所述的方法,其特征在于,在形成抗蚀剂后还包括从所述基板上分离所述软模的步骤,通过紫外光和臭氧清洗所述软模的步骤,并将清洗后的软模应用于另一薄膜的构图工序。
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